土的击实试验培训

土的击实试验培训 培训人 刘志良 时间 2017.05.301 依据标准 公路土工试验规程JTG E40-20072 目的和适用范围2.1本试验目的是求出土的最佳含水率及最大击实密度，本方法适用于细粒土。（注：细粒土即粒组划分图中细粒组含量50%的土，粗粒土为巨粒组含量15%且巨粒组与粗粒组之和50%的土）2.2 本试验的若干概念及规定：2.2.1本试验分轻型击实和重型击实。 轻型击实只适用于粒径20mm的土，重型击实试验适用于粒径40mm的土。2.2.2击实试筒有尺寸有内径10cm试筒、15.2cm试筒、大尺寸（尺寸由土的最大粒径确定）试筒，一般试验室常见前两种。a、内径10cm试筒只适用于最大粒径20mm土；b、内径15.2cm试筒适用于最大粒径40mm土；c、当土中最大颗粒粒径40mm，并且40mm颗粒粒径的质量含量大于5%（前提：土仍然属于细粒土）时，则应使用大尺寸试筒进行击实试验（注：当40mm颗粒含量大于5%且小于30%时，也可按6.4进行最大密度和最佳含水率校正）。大尺寸试筒要求其最小尺寸大于土样中最大颗粒粒径的5倍以上，并且击实试验的分层厚度应大于土样中最大颗粒粒径的3倍以上。单位体积击实功能控制在2677.22687.0kJ/m3范围内。2.2.3当细粒土中的粗粒土总含量大于40%或粒径大于0.005mm颗粒的含量大于土总质量的70%（即d300.005mm）时，还应做粗粒土最大干密度试验（注：有振动台法和表面震动压实仪法），其结果与重型击实试验结果比较，最大干密度取两种试验结果的最大值。2.2.4击实试样制备方法分为干土法和湿土法。干土法：将土样自然风干或晾晒至含水量很小（或绝干）的状态后，测其含水率量，按照预估最佳含水量，通过计算加不同量的水拌和闷土，制备5个或以上含水率以2%左右递增的土样，其中至少有2个大于和2个小于最佳含水率。湿土法：采集5个以上的高含水率土，按施工时能进行碾压的最高含水率，分别晾干至不同含水率（不必像干土法一样先风干再加水，而是直接分别风干至预定的不同含水率），其中至少3个土样小于最高含水率，至少2个土样大于最高含水率。湿土法适用于高含水率的土，干土法和湿土法土样均不得重复使用。3 仪器设备3.1 标准击实仪。击实试验方法和相应设备的主要参数应符合表1的规定。表1 击实试验方法种类试验方法类别锤底直径（cm）锤质量(Kg)落高(cm)试筒尺寸试样尺寸层数每层击数击实功(KJ/m3)最大粒径（mm）内径(cm)高（cm）高度（cm）体积（cm3）轻型I-1I-2552.52.530301015.212.71712.7129972177332759598.2598.22040重型-1-2554.54.545451015.212.71712.71299721775327982687.02677.22040注：根据规程T 0131-2007 击实试验中轻型击实试验适用于粒径不大于20mm的土的规定，上表中I-2方法中最大粒径应是20mm。3.2 烘箱及干燥器。3.3 天平：2000g，感量0.01g；15kg，感量0.1g3.4圆孔筛：孔径40mm、20mm和5mm各1个。3.5 拌和工具：400mm600mm、深70mm的金属盘，土铲。3.6 其他：喷水设备、碾土器、盛土盘、量筒、推土器、铝盒、修土刀、平直尺等。4 试样4.1 本试验可分别采用不同的方法准备试样。各方法可按表2准备试料。表2 试料用量使用方法类别试筒内径（cm）最大粒径（mm）试料用量（kg）干土法，试样不重复使用b1015.22040至少5个试样，每个3至少5个试样，每个6湿土法，试样不重复使用c1015.22040至少5个试样，每个3至少5个试样，每个64.2 干土法（土不重复使用）。按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水分（按2%左右含水率递增），拌匀后闷料一夜备用。4.3 湿土法（土不重复使用）。对于高含水率土，可省略过筛步骤，用手拣除大于40mm的粗石子即可。保持天然含水率的第一个土样，可立即用于击实试验。其余几个式样，将土分成小土块，分别风干，使含水率按2%左右递减。5 试验步骤5.1 根据工程要求，按表1规定选择轻型或重型试验方法。根据土的性质（含易击碎风化石数量多少、含水率高低），按表2规定选用干土法（土不重复使用）或湿土法。5.2 将击实筒放在坚硬的地面上，在筒壁上抹一薄层凡士林，并在筒底（小试筒）或垫块（大试筒）上放置蜡纸或塑料薄膜。取制备好的土样分35次倒入筒内。小筒按三层法时，每次约800900g（其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的1/3）；按五层法时，每次约400500g（其量应使击实后的土样等于或略高于筒高的1/5）。对于大试筒，先将垫块放入筒内底板上，按三层法，每层需试样1700g左右。整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层土的击实，击实时击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面，第一层击实完后，将试样层面“拉毛”然后再装入套筒，重复上述方法进行其余各层土的击实。小试筒击实后，试样不应高出筒顶面5mm；大试筒击实后，试样不应高出筒顶面6mm。5.3 用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至1g。5.4 用推土器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水率，计算至0.1%。测定含水率用试样的数量按表3规定取样（取出有代表性的土样）。两个试样含水率的精度应符合本试验第6.5条的规定。表3 规定含水率用试样的数量最大粒径（mm）试样质量（g）个 数5约5约20约401520约50约250约50021115.5 对于干土法（土不重复使用）和湿土法（土不重复使用），将试样搓散，然后按本试验第3条方法进行洒水、拌和，每次约增加2%左右的含水率，其中有两个大于和两个小于最佳含水率，所需加水量按下式计算：mwmi/(1+0.01wi)0.01(w-wi) 式1式中：mw所需的加水量（g）； mi 含水率wi时的土样的质量（g）； wi 土样原有含水率（%）； w 要求达到的含水率（%）。按上述步骤进行其他含水率试样的击实试验。6 结果整理6.1 按下式计算击实后各点的干密度：d=/（1+0.01w） 式2 式中：d干密度（g/cm3），计算至0.01； 湿密度（g/cm3）； w 含水率（%）。6.2 以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水率。如曲线不能绘出明显的峰值点，应进行补点或重做。6.3 按下式计算饱和曲线的饱和含水率wmax，并绘制饱和含水率与干密度的关系曲线图。 wmax（w/d-1/GS）100 式4式中：wmax饱和含水率（%），计算至0.01； 试样的湿密度（g/cm3）； w水在4时的密度（g/cm3）； d试样的干密度（g/cm3）； GS 试样土粒比重，对于粗粒土，则为土中粗细颗粒的混合比重； W试样的含水率（%）。饱和曲线常用以校核击实曲线的正确性。6.4 校正：当试样中有大于40mm的颗粒时，应先取出大于40mm的颗粒，并求得其百分率p，把小于40mm部分做击实试验，按下面公式分别对试验所得的最大干密度和最佳含水率进行校正（适用于大于40mm颗粒的含量小于30%时）。 最大干密度按下式校正： dm1/(1-0.01p)/ dm+0.01p/ GS 式5式中：dm校正后的最大干密度（g/cm3），计算至0.01； dm用粒径小于40mm的土样试验所得的最大干密度（g/cm3）； p试料中粒径大于40mm颗粒的百分率（%）； GS粒径大于40mm颗粒的毛体积比重，计算至0.01. 最佳含水率按下式校正： Wowo(10.01p)0.01pw2 式6式中：w、o校正后的最佳含水率（%），计算至0.01； wo 用粒径小于40mm的土样试验所得的最佳含水率（%）； p 同前； w2 粒径大于40mm颗粒的吸水量（%）。6.5 精密度和允许差。本试验含水率须进行两次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合表5规定。表5 含水率测定的允许平行差值含水率（%）允许平行差值（%）含水率（%）允许平行差值（%）含水率（%）允许平行差值（%）5以下0.340以下140以上27 报告7.1 土的鉴别分类和代号。7.2 土的最佳含水率wo(%)7.3 土的最大干密度dm(g/cm3).8 本试验若干问题的规定与分析8.1 本试验方法适用于细粒土，对于粗粒土和巨粒土，规程另有介绍可采用振动台法和表面震动压实仪法。工程上大部分土类属粗粒土，但实际普遍仍采用击实试验方法进行。8.2 击实功对试验结果的影响 对于同一种土试样而言，如果击实功不同，其所对应的最优含水率与最大干密度也不尽相同。随着土所受压实功的不断增加，击实曲线的形状不会发生变化，但其位置会逐渐向左方上移，使试验最佳含水率减少，最大干密度增加。 采用哪种击实方法，应根据有关规定或工程、科学试验的特殊需要选定。试验表明，在单位体积击实功相同的情况下，同类土用轻型和重型击实试验的结果相同。8.3 土样制备对试验结果的影响 土样准备可分为：烘干土、风干土（干土法）、天然土（湿土法） 对于塑限较高的土样，其烘干土的最大干密度较大，天然土的最小，;而天然土的最优含水率最大，烘干土最小;风干土(干土法)则与天然土(湿土法)的击实结果较为相近。因烘干土中的一些胶质与有机质均被灼烧分解，会导致胶粒与水作用失去活性，从而使试验结果受到影响。为此，当采用干土法进行击实试验时，试验土样应采用风干土，不宜用烘箱烘干。8.4 湿土法与干土法 对于室内标准击实试验的制样方法而言，分为干土法与湿土法两种。规程中对于采用哪种方法制样并没有很严格的规定，但由于湿土法对于土样准备的要求较干土法高，故一般试验人员偏向采用干土法制样。鉴于采用干土法进行击实试验得出的最大干密度较湿土法高（干土法有风干揉搓拌和的步骤，使土体颗粒一定程度上进行了重排，土更容易被击实紧密），对于施工过程中的含水率较高的天然土路基或原山土路基应采用湿土法制样，避免造成路基压实度检测结果比实际偏低的不良影响。8.5 土的重复使用 土样在重复使用过程中，击实功会对土产生较为明显的影响，最大干密度与最优含水率也会偏大。造成这一现象的原因为：一是土颗粒在反复的夯打中被击碎，使其结构发生变化，比表面积增加;二是当土样被击实后很难恢复到原来的松散状态，不易加水浸透，使试验精度受到影响。因此，应严格执行规程中对土样的不重复使用的规定。8.6 击实后，测土样含水率的温度控制。 8.6.1 有机质土在105-110温度下经长时间烘干后，有机质特别是腐殖酸会在烘干过程中逐渐分解而不断损失，使测得的含水率比实际含水率大，土中有机质含量越高，误差越大。故规程规定对有机质含量超过5%的土，应在60-70的恒温下进行烘干。 8.6.2 某些含有石膏的土在烘干时会损失其结晶水，在105-110下测定其含水率会有影响。每1%石膏对含水率的影响约为0.2%。如果土中有石膏，则试样应在不超过80的温度下烘干，并可能需要烘更长的时间。8.7 试验数据的处理 8.7.1本试验方法中对于干密度与含水率关系曲线的绘制方法并没有明确规定，若采用手工绘制，容易产生较大误差，也不容易在曲线上读出最大干密度及最佳含水率，甚至有些一线试验人员将5个试验点中较大的干密度值作为土样的最大干密度，这是一个很大的误区。 8.7.2规程中没明确击实曲线是二次抛物